孫強 宋廣占 薄文忠

摘 要：國內(nèi)煤礦綜采工作面往往會面臨復雜化的情況，為了克服惡劣的條件與完成非常大的操作工程，我們需要持續(xù)提升煤礦綜采工作面的技術水平，實現(xiàn)綜采工作面的智能化開采。為此，本文分析了煤礦綜采工作面的智能化開采設備以及輔助開采的一些智能化技術。

關鍵詞：煤礦；綜采；智能化；開采

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.073

0 引言

當今，國內(nèi)恰恰處在調(diào)整結構與升級轉(zhuǎn)型的非常階段?；谟行Ыy(tǒng)一傳統(tǒng)工業(yè)與新網(wǎng)絡技術的影響下，煤礦企業(yè)出現(xiàn)了非常大的改變。其中，傳統(tǒng)設備跟智能化技術的統(tǒng)一能夠使煤礦開采的智能化實現(xiàn)，從而推動產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)型。與此同時，煤礦企業(yè)因為環(huán)境、安全等要素的制約作用，迫切需要先進的智能化開采設備與配套技術等。鑒于此，對煤礦綜采工作面智能化的開采進行探究有著重大的現(xiàn)實意義。

1 煤礦綜采工作面的智能化開采設備

1.1 智能采煤機

智能采煤機可以結合采煤工藝的實際需要，設計各種各樣的運行方式，進而協(xié)調(diào)聯(lián)動控制刮板輸送機與支架。結合MEMS傳感器技術對采煤機支架的運行狀態(tài)與采煤機的運行狀態(tài)進行采集，以及實現(xiàn)采煤機位置關系的計算與運行軌跡的預測，從而聯(lián)動閉鎖采煤機跟其它的設備之間。智能采煤機可以使自動探測煤炭分界與記憶截割的作用實現(xiàn)，根據(jù)采煤工藝使支架的調(diào)斜、斜切進刀、跟機作業(yè)等需要實現(xiàn)，最終聯(lián)系全部工作面設備為一個完整體。

將一臺采煤機遠程操作平臺設計在監(jiān)控中心，操作平臺跟采煤機位置監(jiān)測系統(tǒng)進行通信，進而取得采煤機的運行方向與位置，結合采煤機的視頻系統(tǒng)操作平臺將升降滾筒的指令等發(fā)出，這種指令結合采煤機與數(shù)據(jù)通信總線的通信指揮，采煤機獲得傳輸?shù)男盘枺罱K遠程地控制采煤機。

1.2 智能液壓支架

當今對于綜采液壓支架電液控制系統(tǒng)來講，其是在生產(chǎn)支架之后增加的附加性產(chǎn)品，且未曾在液壓支架的構造中切實融入，以后的支架產(chǎn)品需要在開始設計的時候就應用電液控制系統(tǒng)，從而有效地統(tǒng)一支架的機械構造、控制器、傳感器等，確保支架變?yōu)闄C電一體化的產(chǎn)品，從而使支架的費用減少以及實現(xiàn)支架自動化水平的提升。

將一臺液壓支架遠程控制臺設計在監(jiān)控中心，通過工作面視頻與電液控制計算機界面作為輔助的方式，結合支架遠程控制臺遠程性地控制液壓支架?；诰C采工作面液壓支架上普及電液控制系統(tǒng)的影響下，伴隨采煤機的支架實現(xiàn)了自動化地跟機，為此，支架的遠程控制的主導是液壓支架伴隨采煤機的自動化運行，且輔助以人工遠程影響。然而，自動降移升之后的液壓支架難以實現(xiàn)“三平兩直”的工作標準，還應對工作面中各臺支架的相對區(qū)域進行判斷，這樣才可以使工作面支架的自動化找直實現(xiàn)。技術方式是結合工作面實時監(jiān)控的視頻，通過機器視覺技術對支架的相對位移進行及時地計算，從而確保根據(jù)標準來對齊工作面支架。

1.3 智能刮板運輸機

為了更好地輸送煤炭，應對刮板運輸機的直線性進行檢測；充當采煤機的支撐而言，要求具備相應的平整性；也應及時地控制與檢測跟支架間的相對范圍與互相影響作用；為了避免下滑上竄，應對刮板運輸機的定位問題進行分析，而研制智能刮板運輸機才可以實現(xiàn)這一系列的作用。

2 煤礦綜采工作面輔助開采的智能化技術

2.1 支架防碰撞技術

在采煤機上能夠安裝一種主動安全系統(tǒng)——防碰撞系統(tǒng)，這屬于一種能夠事先將視聽報警信號發(fā)送給采煤機操作工作者的探測設備。而雷達探測防機械碰撞的主導功能是結合雷達探測技術對采煤機滾筒附近的阻礙物體進行感知，倘若系統(tǒng)探明采煤機工作前存在阻礙物，那么采煤機的運行會暫停以及等待相關工作者進行解決。其運行理論是：基于順利運行的采煤機情況下，這個系統(tǒng)的狀態(tài)不運行，而在采煤機快要接近礦井裝置、液壓支架、操作者的情況下，這個系統(tǒng)會將警告發(fā)出。在警告發(fā)出之后，倘若操作者未曾實施一定的對策，像是加減速制動，那么這個系統(tǒng)的緊急制動設備能夠自動地運行，從而防止碰撞現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 視頻監(jiān)控技術

綜采工作面模擬采礦系統(tǒng)通過提高虛擬現(xiàn)實技術建構一種三維的實際采礦環(huán)境，對運行的工藝裝置與采煤整個過程進行模擬，該系統(tǒng)能夠跟操作者進行交互，以及實時地穿越所有的空間到達系統(tǒng)模擬的全部范圍中。這種系統(tǒng)可以確定空間狀態(tài)、管理物體運行、識別物體、輸入以及處理一系列的信息、模擬自然現(xiàn)象、識別物體等等，其顯著的特征是建構一種非常接近實際采掘現(xiàn)狀的三維化環(huán)境，結合計算機對采礦的現(xiàn)狀進行呈現(xiàn)，從而得到裝置工作的一系列參數(shù)、各種裝置的動態(tài)呈現(xiàn)圖、生產(chǎn)系統(tǒng)的工作現(xiàn)狀平面圖等，這涵蓋工作裝置間距、產(chǎn)能、時間等，在動態(tài)模擬各種采掘參數(shù)、各種型號裝置生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)評價以及優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的目標。

2.3 實時控制協(xié)議技術

為了使綜采工作面的遠程遙控實現(xiàn)，盡量確保較小的傳輸視頻延時，結合支架與采煤機的控制標準，視頻端至端延時應保持在50ms以內(nèi)，這對綜采工作面的攝像、傳輸、解碼圖像、儲存的要求比較高。因為受到長距離工作面的影響，采煤機附近、刮板運輸機鏈條、膠帶運輸機出煤口、工作面支架等需要采集與呈現(xiàn)視頻，兼顧到攝像儀的容量，立足于以太網(wǎng)的數(shù)字化視頻系統(tǒng)可以結合雙絞線進行傳輸，這樣不再進行布線，然而數(shù)字視頻系統(tǒng)中的信號呈現(xiàn)在顯示器之前需要傳輸、編碼、解碼、數(shù)字化等操作，這導致時間延遲在300ms以上，還應優(yōu)化采集、傳輸、呈現(xiàn)的一系列方面。

3 結語

綜上所述，基于持續(xù)發(fā)展的采煤產(chǎn)業(yè)影響下，人們不斷地提升安全意識，在信息化社會的支持下，煤礦綜采工作面的智能化開采是發(fā)展方向。為此，只有加速綜采工作面的智能化開采，才可以推動煤礦技術的不斷進步，以使國內(nèi)的煤礦企業(yè)從勞動密集型轉(zhuǎn)變?yōu)槿瞬琶芗?，有效地統(tǒng)一信息化與智能化，國內(nèi)的煤礦企業(yè)才得以可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]袁亮.煤炭精準開采科學構想[J].煤炭學報，2017，42（01）：1-7.

[2]袁亮.破解深部煤炭開采重大科技難題的思考與建議[J].科技導報，2016，34（02）：1.

[3]謝和平，王金華，申寶宏等.煤炭開采新理念：科學開采與科學產(chǎn)能[J].煤炭學報，2012，37（07）：1069-1079.

作者簡介：孫強（1976-），男，山東濟寧人，本科，從事采礦技術管理和機電技術管理工作。